一種led光催化反應器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種LED光催化反應器，包括導光板、LED燈條、污染液容器、超聲波除污器和凹槽式鋁基板；導光板的兩發(fā)光面上雕刻有非均勻分布網(wǎng)點且鍍有光催化劑薄膜；LED燈條包括LED芯片和PCB板，用導熱膠將LED燈條粘接在橫截面呈U字型的鋁基板凹槽底部，鋁基板凹槽的內表面鍍銀以形成U字型反射鏡面；污染液容器內相對的兩容器壁上設有多組對稱且均勻分布的固定卡槽；導光板的兩側端上分別安裝LED燈條；安裝有LED燈條的導光板的兩側端固定在所述污染液容器內相對的兩組卡槽內；污染液容器內同一容器壁上相鄰的各組卡槽之間、邊部四組卡槽與其平行的容器壁之間均安裝有超聲波除污器。本發(fā)明的LED光催化反應器光催化效率高，催化效果好。
【專利說明】
一種LED光催化反應器
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及LED發(fā)光裝置領域，特別涉及一種LED光催化反應器。
【背景技術】
[0002 ]隨著科技的進步，LED光源因其具有光效高，耗電量少，光譜窄，體積小，成本低，并且無污染，符合國家節(jié)能環(huán)保主體等優(yōu)點，越來越受到人們的青睞。由于LED的光譜較窄，一般為20?30nm。在光譜這個空間，采用多個LED幾乎可以組成任何需要的光譜形狀，且這種組合是沒有效率損失的。因此，可以組合得到可供光催化劑薄膜充分吸收的光譜。
[0003]隨著工業(yè)的快速發(fā)展，廢水的污染治理問題越來越嚴峻。工業(yè)廢水具有種類不同、生產(chǎn)工藝不同，其具有成分差異大，組分復雜，污染物量多，COD高，難降解物質多，毒性強等特點。光催化技術以其優(yōu)良的降解特性在眾多廢水處理工藝中脫穎而出，以納米T12為典型代表的光催化劑具有化學性質穩(wěn)定、活性高、可重復利用等優(yōu)點，在難降解有機物、水體微污染物的礦化、重金屬離子去除以及一些特殊毒性物質降解等處理中具有獨特優(yōu)勢，故在醫(yī)院廢水、制藥廢水、電鍍行業(yè)以及漂染企業(yè)等領域內是一種極具發(fā)展前途的廢水處理技術。
[0004]傳統(tǒng)光催化反應器中光源發(fā)出的光容易被污染液吸收，其單一的光催化面板導致光催化效率低，且光源發(fā)出的光不能被光催化劑薄膜充分吸收利用。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提出一種光催化效率高、催化效果好、成本低且實用的LED光催化反應器。
[0006]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0007]一種LED光催化反應器，包括:
[0008]包括導光板、LED燈條、污染液容器、超聲波除污器和凹槽式鋁基板;所述導光板包括兩發(fā)光面，所述兩發(fā)光面上雕刻有兩端稀疏中間密集的非均勻分布網(wǎng)點且鍍有光催化劑薄膜;所述LED燈條包括若干個LED芯片和一個PCB板，所述PCB板與所述若干個LED芯片分別連接;所述凹槽式鋁基板的橫截面呈U字型，其凹槽內表面鍍銀以形成U字型反射鏡面，其凹槽底部粘有所述LED燈條;所述污染液容器內相對的兩容器壁上設有多組對稱且均勻分布的固定卡槽，每一組卡槽包括一頂部卡槽和一底部卡槽;所述導光板上網(wǎng)點分布稀疏的兩側端上分別安裝有凹槽式鋁基板;安裝有凹槽式鋁基板的導光板的兩側端固定在所述污染液容器內相對的兩組卡槽內；所述污染液容器內同一容器壁上相鄰的各組卡槽之間以及邊部四組卡槽與其平行的容器壁之間均安裝有所述超聲波除污器。
[0009]優(yōu)選的，所述凹槽式鋁基板的凹槽槽口的形狀尺寸與所述導光板側端的形狀尺寸相匹配以實現(xiàn)所述導光板側端插入所述凹槽式鋁基板的凹槽時能保持緊密對接。
[0010]優(yōu)選的，所述導光板側端插入所述鋁基板凹槽時，所述導光板側端插入所述凹槽式鋁基板的凹槽時，所述導光板側端與粘接有LED燈條的鋁基板凹槽底部之間留有空隙用于鏡面反射和光耦合。
[0011]優(yōu)選的，所述凹槽式鋁基板的凹槽槽口呈矩形狀。
[0012]優(yōu)選的，所述頂部卡槽設置在所述污染液容器的容器壁口；所述底部卡槽設置在所述污染液容器的容器壁底部。
[0013]優(yōu)選的，固定在所述污染液容器內的導光板與污染液容器的容器壁之間留有空隙用于連通被所述導光板隔開的污染液容器內的污染液。
[0014]優(yōu)選的，所述超聲波除污器包括若干個超聲波換能器、導線通道和外殼;所述導線通道設置在所述超聲波除污器外表面;所述若干個超聲波換能器粘接在所述超聲波除污器內部，并通過外殼進行密封;所述超聲波除污器的導線通道放置在所述污染液容器外，其余部分完全放入所述污染液容器內并緊貼污染液容器的容器壁。
[0015]優(yōu)選的，所述光催化劑薄膜的厚度處在其載流子的平均擴散長度的一倍到八倍之內，所述平均擴散長度等于載流子的壽命及擴散系數(shù)乘積的二次根號，所述載流子指半導體的電子和空穴。
[0016]優(yōu)選的，所述導光板上未安裝凹槽式鋁基板的兩側端分別安裝頂部固定件和底部固定件;所述頂部固定件設有用于導光板一側端插入的條形槽;所述底部固定件設有用于導光板另一側端插入的條形槽;所述導光板的四個側端分別插入兩凹槽式鋁基板、一頂部固定件和一底部固定件后，所述兩凹槽式鋁基板、一頂部固定件和一底部固定件通過焊接成為一體框。
[0017]優(yōu)選的，所述凹槽式鋁基板凹槽底部的兩端設有導線通孔;所述頂部固定件的條形槽下方設有導線通道和導線出孔，所述導線出孔與導線通道連通;所述底部固定件的條形槽下方設有導線通道;所述導線通孔、導線通道和導線通道相互連通，通過所述導線出孔將所述PCB板的導線引到所述污染液容器的外部。
[0018]優(yōu)選的，所述導光板側端與所述凹槽式鋁基板、頂部固定件、底部固定件的對接部分分別粘接有用于防水密封和起固定作用的粘接材料;導線出孔處、凹槽式鋁基板與頂部固定件的焊接部位、凹槽式鋁基板與底部固定件的焊接部位分別粘接有用于防水密封和起固定作用的粘接材料。
[0019]優(yōu)選的，所述LED芯片的驅動電源安裝在所述污染液容器的外部。
[0020]采用上述技術方案后，本發(fā)明的LED光催化反應器，突破傳統(tǒng)LED光催化反應器的結構形式，LED的驅動電源在光催化反應器的外部，并不跟隨導光板浸入污染液中，因而不影響光催化;粘接在U字型鋁基板凹槽底部的LED燈條安裝在導光板相對的兩側端并做防水處理后，將兩者一起浸入到污染液當中，不影響LED燈條的正常工作；另外，LED芯片工作時產(chǎn)生的熱量可通過PCB板再由凹槽式鋁基板散發(fā)到液體環(huán)境中，不影響LED芯片的穩(wěn)定工作狀態(tài)。
[0021 ]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0022]1、導光板相對的兩側端上安裝有粘接在U字型鋁基板凹槽底部的LED燈條，使LED光源發(fā)出的光被充分地耦合進入導光板；
[0023]2、導光板兩面用激光雕刻出非均勻分布網(wǎng)點，以保證導光板雙面均勻出光；
[0024]3、導光板兩面鍍上具有一定薄膜厚度的光催化劑保證光催化劑的氧化還原反應效率處在最佳狀態(tài)；
[0025]4、多塊導光板以一定間隔放置在污染液容器的卡槽內以提高光催化效率，使污染液容器內的污染物得到充分高效地降解；
[0026]5、超聲波除污器清除附著在導光板上的污垢，且促使污染液容器內的污水處在流動狀態(tài)，保證了污染物與光催化劑充分接觸，使得光催化效果持續(xù)高效；
[0027]6、LED光源發(fā)出的光能夠被光催化劑薄膜充分吸收利用。
[0028]以下結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明的一種LED光催化反應器不局限于實施例。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明的LED光催化反應器的剖面視圖；
[0030]圖2為本發(fā)明的LED光催化反應器的爆炸視圖；
[0031 ]圖3為本發(fā)明的粘接在鋁基板凹槽底部的LED燈條的斷裂視圖；
[0032]圖4為本發(fā)明的超聲波除污器的爆炸視圖；
[0033]圖5為本發(fā)明的凹槽式鋁基板的局部視圖；
[0034]圖6為本發(fā)明的頂部固定件的結構示意圖；
[0035]圖7為本發(fā)明的底部固定件的結構示意圖；
[0036]圖8為本發(fā)明的凹槽式鋁基板、頂部固定件和底部固件焊接為一體框的結構示意圖。
[0037]附圖標記:1、導光板，11、非均勻分布網(wǎng)點，2、LED燈條，21、LED芯片，22、PCB板，3、
污染液容器，31、頂部卡槽，32、底部卡槽，33、污染液排水口，4、超聲波除污器，41、超聲波換能器，42、導線通道，43、超聲波除污器外殼，5、凹槽式鋁基板，51、凹槽式鋁基板的橫截面，52、U字型反射鏡面，53凹槽式鋁基板的凹槽槽口，54、凹槽式鋁基板的導線通孔，6、頂部固定件，61、頂部固定件的導線通道，62、頂部固定件的導線出孔，63、頂部固定件的條形槽，7底部固定件，71、底部固定件的導線通道，72、底部固定件的條形槽。
【具體實施方式】
[0038]參見圖1至圖8，一種LED光催化反應器，包括導光板1、LED燈條2、污染液容器3、超聲波除污器4和凹槽式鋁基板5。通過激光在導光板I的兩發(fā)光面上雕刻出兩端稀疏中間密集的非均勻分布網(wǎng)點11，使用浸漬法在導光板I兩發(fā)光面鍍上光催化劑薄膜。所述LED燈條2包括若干個LED芯片21和一個PCB板22;所述凹槽式鋁基板5的橫截面51呈U字型，其凹槽內表面鍍銀以形成U字型反射鏡面52，用導熱膠將LED燈條2粘接在鋁基板51的凹槽底部(具體的，一個PCB板粘在鋁基板51的凹槽底部，其長寬與凹槽底一樣，然后再在一個PCB上連接多個LED芯片21)。所述污染液容器3內相對的兩容器壁上設有多組對稱且均勻分布的固定卡槽，每一組卡槽包括一頂部卡槽31和一底部卡槽32。所述導光板I上網(wǎng)點11分布稀疏的兩側端上分別安裝所述粘接在橫截面為U字型的鋁基板51凹槽底部的LED燈條2;安裝有LED燈條2的導光板I的兩側端固定在所述污染液容器3內相對的兩組卡槽內；所述污染液容器3內同一容器壁上相鄰的各組卡槽之間(即同一容器壁上的卡槽組與卡槽組之間的間隙)以及邊部四組卡槽與其平行的容器壁之間均安裝有所述超聲波除污器4。
[0039]進一步的，所述凹槽式鋁基板5的凹槽槽口53的形狀尺寸與所述導光板I側端的形狀尺寸相匹配以實現(xiàn)所述導光板I側端插入所述凹槽式鋁基板5的凹槽時能保持緊密對接。本實施例中，所述鋁基板凹槽槽口 53呈矩形狀。
[0040]進一步的，所述導光板I側端插入所述凹槽式鋁基板5的凹槽時，所述導光板I側端與粘接有LED燈條2的鋁基板51凹槽底之間留有空隙用于鏡面反射和光耦合。
[0041]進一步的，所述頂部卡槽31設置在所述污染液容器3的容器壁口；所述底部卡槽32設置在所述污染液容器3的容器壁底部。具體的，一組卡槽包括固定在同一面容器壁上且在一條直線上的一個頂部卡槽31和一個底部卡槽32，所述安裝有LED燈條2的導光板I 一側端插入一組卡槽內，另一側端插入相對的容器壁上相對稱的一組卡槽內。
[0042]進一步的，固定在所述污染液容器3內的導光板I與污染液容器3的容器壁之間留有空隙用于連通被所述導光板I隔開的污染液容器內的污染液。具體的，可通過對頂部卡槽31和底部卡槽32的形狀進行設計來實現(xiàn)。
[0043]具體的，所述污染液容器3還設有污染液排水口33。
[0044]進一步的，所述超聲波除污器4包括若干個超聲波換能器41、導線通道42和外殼43;所述導線通道42設置在所述超聲波除污器4外表面;所述若干個超聲波換能器41粘接在所述超聲波除污器4內部，并通過外殼43進行密封;所述超聲波除污器4除導線通道42外均放置入所述污染液容器3內并緊貼污染液容器3的容器壁。導線通道42是用于將超聲波發(fā)生器的高頻信號通過粘接在超聲波除污器外殼43內部的超聲波換能器41轉換為高頻機械振動波，即產(chǎn)生超聲波，超聲波除污器4的外殼43可以隔離超聲波換能器41和污染液。
[0045]進一步的，所述光催化劑薄膜的厚度處在其載流子的平均擴散長度的一倍到八倍之內，所述平均擴散長度等于載流子的壽命及擴散系數(shù)乘積的二次根號，所述載流子指半導體的電子和空穴。光催化劑的薄膜厚度大約處在其載流子的平均擴散長度范圍時，單位時間內參與光催化反應的載流子最多，光催化效率最高。
[0046]進一步的，所述導光板I上未安裝凹槽式鋁基板5的兩側端分別安裝頂部固定件6和底部固定件7;所述頂部固定件6設有用于導光板I 一側端插入的條形槽63;所述底部固定件7設有用于導光板I另一側端插入的條形槽72;所述導光板I的四個側端分別插入兩凹槽式鋁基板5、一頂部固定件6和一底部固定件7后，所述兩凹槽式鋁基板5、一頂部固定件6和一底部固定件7通過焊接成為一體框。此外，所述一體框還有起到加強固定導光板I的作用。
[0047]進一步的，所述凹槽式鋁基板5的凹槽底部的兩端設有導線通孔54;所述頂部固定件6的條形槽63下方設有導線通道61和導線出孔62，所述導線出孔62與導線通道61連通;所述底部固定件7的條形槽72下方設有導線通道71;所述導線通孔54、導線通道61和導線通道71相互連通，通過所述導線出孔62將所述PCB板22的導線引到所述污染液容器3的外部。
[0048]進一步的，采用有機硅結構粘接膠水將所述導光板I側端與所述鋁基板凹槽53的對接部分(具體的，指導光板I側端與所述鋁基板凹槽53連接的接縫)、導線出孔62處(具體的，指PCB板的導線與導線出孔62的縫隙)、導光板I與頂部固定件6的連接處(具體的，指導光板I側端與頂部固定件6的條形槽63連接的接縫)、導光板I與底部固定件7的連接處(具體的，指導光板I側端與底部固定件7的條形槽72連接的接縫)和凹槽式鋁基板5與頂部固定件6以及底部固定件7的焊接接縫處都進行了粘接，防止LED燈條2與導光板I 一起浸入污染液容器3中的污染液中時因漏水影響LED燈條2的正常工作。此外，將對接部分進行粘接還起到一個固定的作用，使上述導光板I側端與將LED燈條粘接在凹槽式鋁基板的凹槽底部之間留有空隙時兩者位置能固定住防止任何輕微的移動。
[0049]進一步的，所述LED芯片21的驅動電源安裝在所述污染液容器的外部，并不隨導光板I浸入污染液中，因而不影響光催化。
[0050]本發(fā)明的基本原理如下:導光板I雙面用激光雕刻出的非均勻分布網(wǎng)點11，U字型凹槽式鋁基板5的U字型反射鏡面52可將LED芯片21產(chǎn)生的光經(jīng)導光板I側端耦合進入導光板1，耦合進入導光板I的光經(jīng)過導光板I的兩發(fā)光面上的非均勻分布網(wǎng)點11的調制后，使導光板I雙面均勻出光。LED燈條2內的LED芯片21的出射光波長處在光催化劑薄膜的吸收光譜范圍內，具有均勻照度的光可被充分利用來激發(fā)鍍在導光板I雙面的光催化劑薄膜，以此保證光催化的均勻度和高效性，并提高光能利用效率(本實施例中，所述光催化劑薄膜的厚度約為其載流子的平均擴散長度的五倍)。帶卡槽的污染液水槽3中能夠同時放置多個光催化導光板I，處在每一組卡槽之間以及卡槽與容器壁之間的間隙的超聲波除污器4在促進污染液流動的同時，還去除了附著在導光板I表面的污染物污垢，以此來保證光催化效率和光催化劑活性。
[0051]本發(fā)明的光催化反應器，避免了傳統(tǒng)光催化反應器中光源的出射光被污染液吸收和單一的光催化面板所致的光催化效率低的問題，而且LED光源的采用也克服了光催化反應器中光源發(fā)出的光不能夠被光催化劑薄膜充分吸收的問題。
[0052]以上所述僅為發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種LED光催化反應器，其特征在于:包括導光板(I)、LED燈條(2)、污染液容器(3)、超聲波除污器(4)和凹槽式鋁基板(5);所述導光板(I)包括兩發(fā)光面，所述兩發(fā)光面上雕刻有兩端稀疏中間密集的非均勻分布網(wǎng)點(11)且鍍有光催化劑薄膜;所述LED燈條(2)包括若干個LED芯片(21)和一個PCB板(22)，所述PCB板(22)與所述若干個LED芯片(21)分別連接；所述凹槽式鋁基板(5)的橫截面(51)呈U字型，其凹槽內表面鍍銀以形成U字型反射鏡面(52)，其凹槽底部粘有所述LED燈條(2);所述污染液容器(3)內相對的兩容器壁上設有多組對稱且均勻分布的固定卡槽，每一組卡槽包括一頂部卡槽(31)和一底部卡槽(32);所述導光板(I)上網(wǎng)點(11)分布稀疏的兩側端上分別安裝有凹槽式鋁基板(5);安裝有凹槽式鋁基板(5)的導光板(I)的兩側端固定在所述污染液容器(3)內相對的兩組卡槽內；所述污染液容器(3)內同一容器壁上相鄰的各組卡槽之間以及邊部四組卡槽與其平行的容器壁之間均安裝有所述超聲波除污器(4)。2.根據(jù)權利要求1所述的LED光催化反應器，其特征在于:所述凹槽式鋁基板(5)的凹槽槽口(53)的形狀尺寸與所述導光板(I)側端的形狀尺寸相匹配以實現(xiàn)所述導光板(I)側端插入所述凹槽式鋁基板(5)的凹槽時能保持緊密對接。3.根據(jù)權利要求2所述的LED光催化反應器，其特征在于:所述導光板(I)側端插入所述凹槽式鋁基板(5)的凹槽時，所述導光板(I)側端與粘接有LED燈條(2)的鋁基板(5)凹槽底部之間留有空隙用于鏡面反射和光耦合。4.根據(jù)權利要求2所述的LED光催化反應器，其特征在于:所述凹槽式鋁基板(5)的凹槽槽口(53)呈矩形狀。5.根據(jù)權利要求1所述的LED光催化反應器，其特征在于:所述頂部卡槽(31)設置在所述污染液容器(3)的容器壁口；所述底部卡槽(32)設置在所述污染液容器(3)的容器壁底部。6.根據(jù)權利要求5所述的LED光催化反應器，其特征在于:固定在所述污染液容器(3)內的導光板(I)與污染液容器(3)的容器壁之間留有空隙用于連通被所述導光板(I)隔開的污染液容器(3)內的污染液。7.根據(jù)權利要求1所述的LED光催化反應器，其特征在于:所述超聲波除污器(4)包括若干個超聲波換能器(41)、導線通道(42)和外殼(43);所述導線通道(42)設置在所述超聲波除污器(4)外表面;所述若干個超聲波換能器(41)粘接在所述超聲波除污器(4)內部，并通過外殼(43)進行密封;所述超聲波除污器(4)的導線通道(42)放置在所述污染液容器(3)外，其余部分完全放入所述污染液容器(3)內并緊貼污染液容器(3)的容器壁。8.根據(jù)權利要求1所述的LED光催化反應器，其特征在于:所述光催化劑薄膜的厚度處在其載流子的平均擴散長度的一倍到八倍之內，所述平均擴散長度等于載流子的壽命及擴散系數(shù)乘積的二次根號，所述載流子指半導體的電子和空穴。9.根據(jù)權利要求3所述的LED光催化反應器，其特征在于:所述導光板(I)上未安裝凹槽式鋁基板(5)的兩側端分別安裝頂部固定件(6)和底部固定件(7);所述頂部固定件(6)設有用于導光板(I) 一側端插入的條形槽(63);所述底部固定件(7)設有用于導光板(I)另一側端插入的條形槽(72);所述導光板(I)的四個側端分別插入兩凹槽式鋁基板(5)、一頂部固定件(6)和一底部固定件(7)后，所述兩凹槽式鋁基板(5)、一頂部固定件(6)和一底部固定件(7)通過焊接成為一體框。10.根據(jù)權利要求9所述的LED光催化反應器，其特征在于:所述凹槽式鋁基板(5)凹槽底部的兩端設有導線通孔(54);所述頂部固定件(6)的條形槽(63)下方設有導線通道(61)和導線出孔(62)，所述導線出孔(62)與導線通道(61)連通;所述底部固定件(7)的條形槽(72)下方設有導線通道(71);所述導線通孔(54)、導線通道(61)和導線通道(71)相互連通，通過所述導線出孔(62)將所述PCB板(22)的導線引到所述污染液容器(3)的外部。11.根據(jù)權利要求10所述的LED光催化反應器，其特征在于:所述導光板(I)側端與所述凹槽式鋁基板(5)、頂部固定件(6)、底部固定件(7)的對接部分分別粘接有用于防水密封和起固定作用的粘接材料;導線出孔(62)處、凹槽式鋁基板(5)與頂部固定件(6)的焊接部位、凹槽式鋁基板(5)與底部固定件(7)的焊接部位分別粘接有用于防水密封和起固定作用的粘接材料。12.根據(jù)權利要求1所述的LED光催化反應器，其特征在于:所述LED芯片(21)的驅動電源安裝在所述污染液容器(3)的外部。
【文檔編號】F21V29/70GK105903417SQ201610431857
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月16日
【發(fā)明人】郭震寧, 李建鵬, 張佳寧
【申請人】華僑大學